Boda Erika. Budapest

Átírás

1 Geotermikus energiavagyon becslésének módszere Boda Erika Külsı konzulens: Dr.Zilahi-Sebess László Belsı konzulens: Dr. Szabó Csaba Budapest

2 A geotermikus energiavagyon becslés során meghatározandó adatok Hımérsékleti tér A területre jellemzı porozitás függvénye A földtani képzıdmények határainak mélységtérképét A képzıdmények által határolt térfogatok

3 Hımérsékleti tér elıállításának alapproblémája A hımérsékleti adatbázis rendkívül heterogén, az adtok vertikális és horizontális eloszlása nem egyenletes Az adatrendszer adatai mérési hibákkal terheltek A mért adatok minısítése A terület térbeli megmintázottságának növelés

4 Öblítési idık vizsgálat Öblítési idı: A hımérséklet mérés és az öblítés közt eltelt idıtartalmat értem Tmért [ o C] Eltel öblítési idı [h] Egy adott kút 5038 m mélyen hımérséklet -eltel öblítési idı kapcsolata Mérési eredmények Megállapítás: öblítés után 20 órával mért hımérséklet adatok valószínősíthetıen már a réteghımérséklethez közeli értéket adják

5 Öblítési idık statisztikai vizsgálata 1. ábra Battonya Pusztaföldvári hátság területén m mélyen mért adatrendszer hisztogramja az öblítési idı figyelmen kívül hagyásával 2. ábra Battonya- Pusztaföldvári hátság területén m mélyen mért adatrendszer hisztogramaj a kevesebb mint 20 órás öblítési idık kivételéve 1. táblázat Statisztikai analízis eredménye

6 Hogyan lehetséges a térbeli megmintázottság növelése A rendelkezésemre álló adatbázis adatai horizontálisan és vertikálisan sem mutatnak egyenletes térbeli eloszlást, ezért megmintázottságot növelése érdekében származtatott adatokat is fel kell használni a vizsgált terület hımérséklet viszonyainak megismerésére. Származtatott adatok mért adatokból különbözı mélységekre, a területre jellemzı mélység hımérséklet függvény segítségével interpolált vagy extrapolált hımérsékletek az adott rétegbıl a felszínen kifolyó víz hımérsékletébıl visszaszámítható réteghımérséklet

7 Az irodalomból ismert réteghımérséklet és kifolyóvíz hımérséklet közti összefüggés T réteg = T + 5 H I ki 0,71 ahol, T réteg : H mélységhez tartozó réteg hımérséklet [ o C] T ki : kifolyó víz hımérséklete [ o C] H : fakadási szint mélység [km] I: vízhozam [m 3 /min] Gálfi J. Liebe P Geophysical Transactions Vol. 29. NO p. T réteg = T ki g * H ahol, g * : látszólagos geotermikus gradiens H : fakadási mélység [km] T ki : kifolyó víz hımérséklete [ o C] T közép : adott területre az éves felszíni középhımérséklet [ o C] T réteg : H mélységhez tartozó réteghımérséklet[ o C] Salát P.: Az artézi kutak vizének lehőlése kifolyáskor,1964, 1-2 Magyar Geofizika o.

8 A réteghımérséklet, vízhozam, kifolyó víz hımérséklete, és a fakadási mélység közötti kapcsolat mért adatok esetén Tréteg = H g + Tki I 0, ahol, : T réteg : H mélységhez tartozó réteghımérséklet [ o C] T ki : kifolyó víz hımérséklete [ o C] H : fakadási mélység [m] I: vízhozam [m 3 /min] g: országos gradiens (0,04464) a: 0, H I a 3.Ábra Az országos adatok lineáris logaritmikus rendszerbe való ábrázolása

9 A három módszer összehasonlítása 2. Táblázat Az irodalmi, és az általam kapott képletek ellenırzı vizsgálatainak erdményei

10 A mért és számított adatok különbségeinek hisztogramjai mindhárom módszerrel 4. ábra Salát fél összefüggés 6. ábra Új összefüggés 5. ábra Gálfi - Liebe fél összefüggés

11 Összefüggés gyakorlati alkalmazhatósága 7. ábra Pest megye területre jellemzı adatsőrőség

12 Hımérsékletterek a vizsgált területre 8. ábra A mért adatokból készült hımérséklettér 550 méter mélységre 9. ábra Új összefüggéssel számított adatokkal kiegészített hımérséklettér 550 méter mélységre

13 Porozitás Porozitás: A pórusok összmennyiségének a teljes kızettérfogathoz viszonyított aránya. Százalékban adják meg. A tárlókızetek porozitása 5-30% között változik. Minél nagyobb egy kızet porozitása, annál nagyobb mennyiségő geotermikus fluidumot tartalmazhat melynek kitermelhetısége függ az adott kızet permeabilitásától. Abszolút porozitás: Az összes pórustér tartalmazza beleértve a pórusfolyadék mozgásképtelen részét is Effektív porozitás: A pórustér azon térfogatrészének viszonya a teljes kızettérfogathoz, mely csak az egymással összeköttetésben lévı, a folyadék szabad áramlását biztosító pórusteret és csak a kapilláris erık által kötött folyadékterét tartalmazza.

14 Porozitás meghatározás Adszorpciósan kötött víz: nem kitermelhetı Szubkapilláris víz: Nyomás és hımérséklet növeléssel kitermelhetı Szabadvíz: Könnyen kitermelhetı 10. ábra: Porozitás modell

15 Porozitás becslés karotázs szelvények alapján A karotázs mérések segítségével nem közvetlenül a kızet porozitását mérik, hanem valamilyen más (sőrőség, beütésszám,akusztikus sebesség) a meghatározandó paraméterekkel szórósan összefüggı kızetjellemzıt. Porozitás követı szelvények: Neutron szelvényezés (a hidrogénnek a neutronokkal szembeni nagymértékő lassító hatását használják ki) Gamma-gamma sőrőség szelvényezés (a detektorba jutó gamma fotonok intenzitás logaritmusa a sőrőség növekedésével arányosan csökken) Akusztikus szelvényezés (a kızetekbe érkezı rugalmas hullámok terjedési idejét mérik)

16 A porozitás függvények meghatározása 11.ábra:Kutak helyszínrajza

17 Porozitás becslés karotázs szelvények alapján A területek porozitás függvényeinek meghatározásához az akusztikus sebesség és a porozitás közti nem lineáris kapcsolatot használtuk fel Φt (%) = 29.6(m/ms) *ln( t [ms/m]) [Dr. Zilahi-Sebess László] 12.ábra: A becsült átlag porozitás függvény

18 Effektív porozitás Φ V eff agyag =Φ = Φ neutron neutron Φ Φ Φ neutronagyag neutronagyag sőőrősé V agyag Φ Φ ρ sőőrősé mátrix folyadék = ( Φ : 2,7 :1 mátrix ρ mátrixmért )/( Φ mátrix ρ folyadék ) 13.ábra: A becsült átlag effektív porozitás függvény

19 Képzıdmények mélységtérképeinek megszerkesztése 14.ábra: Szeizmikus szelvény

20 Képzıdmények mélység horizontjainak meghatározása 15.ábra: A becsült alsó-felsı pannonhatár mélység

21 Képzıdmények mélység horizontjainak meghatározása 16.ábra: A becsült miocén tetı mélység

22 Képzıdmények mélység horizontjainak meghatározása 17.ábra: A becsült pretercier aljzat tetı mélység

23 A vizsgált terület hımérséklet mélység menete 18. ábra: A terület neogén képzıdményeinek mélység-hımérséklet kapcsolata 19. ábra: A terület preneogén képzıdményeinek mélység-hımérséklet kapcsolata

24 A képzıdmények határfelületének hımérséklet eloszlás térképe 20.ábra: Az alsó-felsı pannon határ hımérséklet eloszlás térképe

25 A képzıdmények határfelületének hımérséklet eloszlás térképe 21.ábra: A miocén felszín hımérséklet eloszlás térképe

26 A képzıdmények határfelületének hımérséklet eloszlás térképe 14.ábra: A pretercier felszín hımérséklet eloszlás térképe

27 A geotermikus energiavagyon meghatározása H0= V [( 1 φe ) ρmcm+ φeρvcv ]( T T0 ) dv [Muffer és Cataldi] ahol: Φe e = az effektív porozitás; ρ = a sőrőség; c = a fajhı; Tt, T0 = hımérséklet a porózus kızetben, illetve a felszínen; m, v = indexek, amelyek a kızetmátrixot, illetve a pórusfolyadékot jelölik.

28 A számításhoz felhasznált adatok átlag felszínmagasság 107 Alsó-pannon képzıdmények átlag felszín magasság -901 Miocén képzıdmények átlag felszín magasság Pretercier képzıdmények átlag felszín magasság Negyedidıszaki és felsıpannon képzıdmények átlag totál porítás/effektív porozitás értéke [%] 30,4845/26,076 Felszíni átlag hımérséklete [oc] 15 Alsó-pannon kézıdmények felszínének átla hımérséklet [oc] 66,1802 Miocén képzıdmények felszínének átlag hımérséklete [oc] 92,3288 Pretercier képzıdmények felszínének átlag hımérséklete [oc] 183,468 Negyedidıszaki és felsıpannon képzıdmények átlag térfogata [m3] 8,04E+12 Alsó pannon képzıdmények átlag totál porozitás/effektív porozitás értéke [%] 21,06515/14,6638 Alsó-pannon képzıdmények átlag térfogata [m3] 3,93E+12 Miocén képzıdmények átlag totál porozitás/effektív porozitás porozitás értéke [%] 16,94431/9,6565 Miocén képzıdmények átlat térfogata [m3] 1,45E+13

29 A képzıdményekben tárolt hıenergia Tárolt hıenergia Kitermelhetı Szabadon mozgó vízben tárolt hımennyiség Negyedidıszaki és felsı-pannon képzıdményekben tárolt hıenergia [J] 1,13E+21 1,09E+21 4,50656E+20 Alsó-pannon képzıdményekben tárolt hıenergia [J] 2,63E+20 2,49E+20 1,23884E+20 Miocén képzıdményekben tárolt hıenergia [J] 3,28E+21 3,07E+21 3,01637E+20 Összesen [J] 4,68E+21 4,42E+21 8,76177E+20

30 Eredmények Hımérséklet adatok megbízhatóságának növelése Adatsőrőség növelés Hımérsékleti tér pontosítása A területre jellemzı totál és effektív porozitás függvények megadása Az eltérı vízadó és porozitás tulajdonságú réteghatárok elkülönítése A tárol energia mennyiség és a kitermelhetı geotermikus energia mennyiség meghatározása

31 További kutatások A porozitás meghatározás további lehetıségei A porozitás permeabiltás viszony meghatározása Kihozatali tényezı meghatározás Gazdaságosság vizsgálata